エンコーダによる把持力推定技術とそれを用いたマスタスレーブ型手術支援システム

摘要

本報で得られた結果を以下にまとめる．i．二つのエンコーダにより伸縮量を検知することで力を計測する，力計測技術を提案した．これにより，①ノイズの影響を受けにくいこと，②体外にセンサを配置すること，③小型であること，という手術ロボットに求められる3点の要求を満たす力計測が可能となった．ii．駆動ユニットのバックラッシャ振動，処置具に生じる摩観といった，機構的な問題が計測に与える影響を取得し，それぞれ機構のモデル化を行った結果，検出された伸縮量から，最大誤差1.5［N］，平均誤差0.32[N]の精度での把持力の推定を実現した．これにより，吻合，縫合の際に重要となる，針が回る弱い力，針かけの際の強い力，処置具が強度的に許容できる最大把持力の少なくとも3段階での把持力計測を実現した．iii．推定結果に基づく把持力制御技術を構築し，マスタスレーブシステムに実装した．把持力のリミット制御を行うことで，針が回る弱い力と針かけの際の強い力を制御的に切替可能であることを確認した．本報では把持力に限定して評価を行ったが，提案した力計測技術は把持力だけでなく，他の関節駆動軸に対しても適用可能であり，今後検討を進める予定である．